差分放大電路利用電路參數(shù)的對(duì)稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔?,有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),以放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)為顯著特征,廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測(cè)量電路的輸入級(jí)。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析繁瑣,特別是其對(duì)差模輸入和共模輸入信號(hào)有不同的分析方法,難以理解,因而一直是模擬電子技術(shù)中的難點(diǎn)。差分放大電路按輸入輸出方式分為雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出四種類型。按共模負(fù)反饋的形式分為典型電路和射極帶恒流源的電路兩種。
基本狀態(tài)
差放的外信號(hào)輸入分差模和共模兩種基本輸入狀態(tài)。當(dāng)外信號(hào)加到兩輸入端子之間,使兩個(gè)輸入信號(hào)Vi1、Vi2的大小相等、極性相反時(shí),稱為差模輸入狀態(tài)。此時(shí),外輸入信號(hào)稱為差模輸入信號(hào),以Vid表示,且:
當(dāng)外信號(hào)加到兩輸入端子與地之間,使Vi1、Vi2大小相等、極性相同時(shí),稱為共模輸入狀態(tài),此時(shí)的外輸入信號(hào)稱為共模輸入信號(hào),以Vic表示,且:
當(dāng)輸入信號(hào)使Vi1、Vi2的大小不對(duì)稱時(shí),輸入信號(hào)可以看成是由差模信號(hào)Vid和共模信號(hào)Vic兩部分組成,其中動(dòng)態(tài)時(shí)分差模輸入和共模輸入兩種狀態(tài)。
(1)對(duì)差模輸入信號(hào)的放大作用
當(dāng)差模信號(hào)Vid輸入(共模信號(hào)Vic=0)時(shí),差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相反,即Vi1=-Vi2=Vid/2,因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相反,導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量,即差模輸出電壓Vod1、Vod2大小相等、極性相反,此時(shí)雙端輸出電壓Vo=Vod1-Vod2=2Vod1=Vod,可見,差放能有效地放大差模輸入信號(hào)。
要注意的是:差放公共射極的動(dòng)態(tài)電阻Rem對(duì)差模信號(hào)不起(負(fù)反饋)作用。
(2)對(duì)共模輸入信號(hào)的抑制作用
當(dāng)共模信號(hào)Vic輸入(差模信號(hào)Vid=0)時(shí),差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相同,即Vi1=vI2=Vic,因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相同,導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量,即差模輸出電壓Voc1、Voc2大小相等、極性相同,此時(shí)雙端輸出電壓Vo=Voc1-Voc2=0,可見,差放對(duì)共模輸入信號(hào)具有很強(qiáng)的抑制能力。
此外,在電路對(duì)稱的條件下,差放具有很強(qiáng)的抑制零點(diǎn)漂移及抑制噪聲與干擾的能力。
性能衡量指標(biāo)
共模抑制比:
Ad是差模信號(hào)放大倍數(shù)、Ac共模信號(hào)放大倍數(shù)。Kcmr越大電路的性能也就愈好。因此增大Re是改善共模抑制比的基本措施。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:差分放大電路的作用原理
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